İşlemci Nedir, Ne İşe Yarar?

İşlemci en net kısa anlamıyla bilgisayarın beynidir. Bilgisayar içerisindeki verilerin çalışmasını ve birimler arasındaki veri akışını sağlayan, yeni veriler üretme, değerlendirme, işleme  görevlerini yerine getiren sistemsel cihazdır. İşlemci olmayan bilgisayar ya da elektronik eşyalar faaliyet gösteremez. İşlemci çalışma tekniği gözle görülebilir olandan farklıdır. Klavyeden girilen numara, harf ya da karakterler işlemci tarafından farklı kodlama tekniği ile işlenerek ana ekrana yansıtılmaktadır. Basit bir işlemde bile farklı kodlama teknikleri işlemci tarafından işlenmektedir. İşlemci sayesinde bilgisayarda bulunan tüm donanım sistemleri çalışmaktadır. Kısaca işlemci olarak tabir edilen Merkezi İşlem Birimi diğer adıyla da Central Processing Unit ( CPU) olarak da bilinmektedir.

İşlemci Nerede Kullanılır?

İşlemci bilgisayar üzerinde her işlem biriminde kullanılmaktadır. İşlemci komut sistemi genel tabiri ile iki alana ayrılmaktadır. Matematik ve mantık olarak ayrılan bu gruplarda işlemci çalışma sistemi daha net ayrıştırılmaktadır. Matematiksel olarak işlemci, bilgisayar üzerinden yapılan hesap işlemleri (toplama, çıkarma, çarpma, bölme) komutlarının dönüşümünü sağlayarak sonuç sunar. Mantıksal işlemci sistemi ise daha çok ayrıştırma görevi üzerine çalışma sağlamaktadır. Kaydırma, sunma, sonuç ayrıştırma, analiz gibi komutları yerine getirmektedir. Monitörü açmak, klavyede tek bir tuşa basmak, kulaklık kullanmak, mouse kullanmak gibi her birim işlemci sayesinde doğru çalışmaktadır. Kısaca işlemci her donanımda kullanılmaktadır.

İşlemci Yapısı Nedir?

İşlemci, yarı iletken tasarlanan içeriğinde komut setleri ve birimlere ayrılan elektronik bir cihazdır. Elektronik aygıt üzerinden bir anda birçok işlem gerçekleştirilebilir. Komut sistemi olarak çalışan işlemci sayesinde bilgisayar işlevi ortaya çıkmaktadır. İşlemci beyni kullanılan uygulamaya göre aktarım yapabilen ve ona göre komut sekmesi kullanabilen bir sistemdir. İşlemci komut sekmeleri iki gruba ayrılmaktadır. Bunlar CISC ve RISC komut sekmeleridir.

CISC: Cısc komut sistemi asıl adıyla “Complex Instruction Set Computer”  yani komut sistemi karmaşık olan bilgisayar anlamındadır. Tasarlanış biçimi olarak bir anda birden fazla işlevi komut olarak yerine getirip, zor ve karışık olan işlemleri komuta ederek uygulamayı sağlayan sisteme denilmektedir. Bu sayede birçok işlem hızlı halledilebilmektedir.

RISC: Rısc komut sistemi aıl adıyla “Reduced Instruction Set Computer”  yani komut kümesi en az olan bilgisayar manası taşımaktadır. Basit anlatımı ile hızlı ve basit komut sistemi sayesinde tek işlem gerçekleştirip sonuçlandıran komut birimidir.

İşlemci her dili, her birimi, her işlemi hızlı ve anlık çeviri yapabilen, sonuçlandıran, dönüştüren ve aynı anda milyonlarca işlem yapabilecek güce sahip olan bir aygıttır.

İşlemci Birimleri Nelerdir?

İşlemci içerisinde aktarım sağlanan birimler bulunmaktadır. Bunlar: çekirdek (core), kontrol birimi, ön bellek (cache), iletişim yolları, çıkış birimleri, giriş birimleri, aritmetik mantık birimleridir.

İşlemci Çekirdek (core) Birimi

İşlemci içerisinde tüm komutların çalışma yönetimini ve işlemini yapan alana çekirdek denilmektedir. Çalıştırma birimi olarak da farklı yerlerde yer almaktadır. Okuma, değiştirme, komutları işleme sokma gibi görevleri bulunmaktadır.

Aritmetik Mantık Birimi

Mantıksal ve matematiksel tüm işlemleri işlemci yardımı ile gerçekleştiren birime aritmetik mantık birimi denilmektedir. Matematiksel işlemler olarak toplama, çıkarma, çarpma gibi işlemleri gerçekleştiren komutlar ile işlemci içerisinde önemli bir yer almaktadır. Mantıksal birimlerinde de kayar işlemleri sunan kayan nokta ünitesi sayesinde hesaplamaları sunmaktadır.

Status Registar

Bu alanda yapılan hesaplama işlemlerinde elde edilen sonuçların saklandığı yerden komutlar yardımı ile çalıştırılmasını sağlayan birimdir. Akışı kontrol ederek kaydedici ve sunucudur.

Program Counter ( Pc)

Birim içerisinde çalıştırılacak başka bir birimin daha önceden kaydedilen hafızadan alınıp işlenmek ve işleme sokmak için aktarılan alana Program counter denilmektedir. Kontrol ünitesi ve besleme için oldukça önemli bir birimdir.

Register ve Counter

Register Türkçe anlam olarak kaydedici demektir. Bilgisayar içerisinde ki programların gerekli durumlarda kaydedilmesi veya kullanılması için dâhili hafızaya kaydetme işlemini gerçekleştirmektedir. Counter biriminin Türkçe karşılığı ise sayaç anlamındadır. Kaydedilen verilerin sayaç yazmak yardımı ile tutulması ve işlenmesi görevindedir.

Kontrol Birimi

Komutun ne anlama geldiğini tanımlamada, anlamada ve bu sayede işletilmesinde işlemciye yardımcı olan birimdir. İşlemcide iç birimler ve dış birimler bulunmaktadır. Bu birimlerin çalışmasını sağlayan kontrol sinyalleri üretimi için kullanılmaktadır. Kontrol biriminin ana ünitesini oluşturmaktadır. Ünite içerisinde kaydedici ( register ) ve çözücü ( decoder ) yer almaktadır.

Ön Bellek

İşlemcide bulunan yüksek hızlı hafızalara ön bellek denilmektedir. Ön bellek sayesinde hali hazırda çalışan programların akışları ve komutları saklanır. Bu sayede belleğe aktarılan yani gelen veri akışı hızı ön bellekte saklanarak çözümlenir. Ön bellek olmadan hızlı bir aktarım ya da hızlı bir çalışma gerçekleşmemektedir. Ön bellek birimi L1,L2 VE L3 ön bellek olarak ayrılmakta ve her birini farklı bir işleyişi bulunmaktadır.

L1 Ön Bellek

2 KB ile 256 KB arasında değişen kapasiteye sahip olan L1 ön bellek işlemcinin çabuk ulaşabileceği ilk duraktır. Burada kodlar ve veriler bulunmakta bu sayede işlemci tarafından hızlıca aktarım yapılarak kullanılmaktadır.

L2 Ön Bellek

Kapasiteleri L1 ön belleğinden farklıdır. 2 MB a kadar çıkan hafızaya sahiptir. İşlemci çekirdeğinin zerinde küçük kartuş görünümünde yer almaktadır. İşlemci ile aynı görevlerde yer alan L2 çekirdek içerisinde işlevde bulunmaktadır.

L3 Ön Bellek

Tek bellekte çalışma üzerine geliştirilmiş yeni teknoloji ürünüdür. Amaç çok çekirdekli işlemcilerin tek bellek üzerinden akış sağlanmaktır.

İletişim Birimi

Bilgisayarı çalıştırmak, yönetmek ve kontrol etmeyi sağlamak için iletişim birimlerine başvurulur. İşleminin çalışmasını sağlaması için tüm birimler ve donanımlar arasında iletişim içerisinde olması gerekmektedir. İletkenliğin sağlanması için oluşturulan hatlar yardımı ile işlemci komutları aktarılır ve alınır. İşlemci modeline ve çekirdeklerine göre iletişim sağlayan devrenin sayısı ve miktarı da değişkenlik göstermektedir.

Veri Yolu

İşlemciye bilgilerin aktarımı yapılabilmesi için ara yüze gereksinim vardır. Bu yüzden geliştirilen veri yolu ile veriler ve kodlar işlemciye aktarılmaktadır. Aktarılan bilgiler veri yolu üzerinde görevlerine göre ünitelere ayrılır ve birleştirilerek yollanır.

Adres Yolu

İşlecinin birimler ile iletişim halinde olabilmesi için adres yoluna ihtiyacı vardır. İkilik sayılardan oluşan adresler işlemcinin alacağı ya da vereceği bilgilerin ulaşmasında ve işlenmesinde önemlidir. Adres yolu olmadan işlemci bilgileri işleyemez ya da aktaramaz. Adres yolu tek yönlü olarak tasarlanmaktadır. İşlemci tarafından kullanılır.

Veri Yolu ve Kontrol Yolu Nedir?

Data veri anlamına gelmektedir. Veri akışının sağlanabilmesi için işlemcinin hafıza elemanlarına ihtiyacı bulunmaktadır. İletken hatların bit sayılarının gösterildiği yoldur. Kontrol yolu ise işlemcinin sinyal gönderdiği yoldur. Saat sinyalleri, hesaplama, okuma, yazma, konuşma, hafıza gibi sinyallerin iletkenliğini sağlamaktadır.

İşlemciler Kaça Ayrılır?

Gelişen teknoloji ve ürünler ile işlemciler farklı şekillerde, modeller de bulunmaktadır. İşlemciler soket işlemci ve slot işlemci olarak boyutlarına ve paketlerine göre ayrılmaktadır. İşlemci teknolojilerinde çift çekirdekli işlemciler gibi farklı içeriğe sahip modeller de yer almaktadır. Görünüm olarak kare şeklinde olan işlemci modeline soket işlemci denilmektedir. Dikdörtgen olarak sunulan işlemci paketi ise slot işlemci adını almaktadır.

İşlemci Isınması ve Soğutması

Elektronik cihazların hemen hepsi uzun süreli kullanımlarda ısınma göstermektedir. Yoğun bir çalışma görevi gören işlemci gibi ekipmanların ısınması zarar verici sonuçlar gösterebilmektedir. Cihazların bozulması, kapanması, ağır çalışması ya da başka türlü problemler ortaya çıkabilmektedir. Bunların oluşmaması için işlemci soğutma yöntemlerine başvurulmalıdır. İşlemcilere takılabilen soğutucu ekipmanlar sayesinde problem oluşmadan önlenmektedir. En çok kullanılan soğutma yöntemlerinden biride fanlardır. Fanlar donanımlarda oluşan ısınma problemlerini hava dalgası ile dağıtılmasını sağlamaktadır. Dışarıdan fan alımında cihazın boyutuna göre fan tercihi yapılması olumlu ve başarılı sonuçlar almayı sağlamaktadır. İşlemciler için her geçen gün farklı teknolojik yardımcı ekipmanlar üretilmektedir. Günümüzde soğutucu olarak hava teması ile soğutma, fan ile soğutma, macun ile soğutma soğutucu kullanma gibi yöntemler ve cihazlar kullanılmaktadır. İşlemcinin uzun ömürlü kullanılmasını sağlamak için doğru ürünler tercih edilmelidir.